JP4936051B2 - モールドモータの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、高信頼性を有するモールドモータとその製造方法に関し、特に成形材料、離型部材および成形金型に関する。

従来、モールド樹脂に不飽和ポリエステルの成形材料によりモータのステータを一体に成形する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
また、従来の他のモールドモータの構造を図１に示す。図１は従来のモータのステータ部分を示す縦断面図、図２は横断面図である。図において、１はステータ、２は巻線、３はインシュレータ、４はコア、５は不飽和ポリエステルからなる成形材料、６はコアセグメントである。コア４は分割コアであり、コアシートを必要な枚数だけ積層してコアセグメント６を製作し、これに巻線２を巻きつけたインシュレータ３が取付けられている。これらコアセグメントは互いに連結され、成形材料５により一体的に成形することで、それぞれが固定され、ステータ１を成している。
成形材料５は、不飽和ポリエステル樹脂、重合性モノマー、重合開始剤、フィラーなどから成り、離型性を付与するためにステアリン酸化合物などの内部離型材が必須成分として添加されている。
図３は、ステータ１を成形するための成形金型７であり、その断面を模式的に示している。図において、８は上型、９は下型、１０、は中子、１３はスライド型である。これらの金型部品の材質はＪＩＳ−ＳＫＤ１１を用いている。上型８には、成形材料５を流し込むためのノズル１１が形成されている。
次に、ステータ１の成形方法について述べる。
ステータ１は、図３に示したように、巻線２、インシュレータ３が取付けられたコアセグメント６を連結させることでコア４として仮組みし、成形金型７内にセットする。そして、これらを成形温度である１５０℃に予熱した後、図示しない射出成形機にて成形材料５を１５０℃、５０ＭＰａ程度の成形条件で加熱、加圧注入する。
成形材料５は、上型に形成されたノズル１１を通り、成形金型７内に入り、巻線２、インシュレータ３およびコアセグメント６の間などの隙間に入ってゆき、ステータ１の全体にゆきわたるように充填される。成形材料５を注入後、硬化のために約１０分間、加熱、加圧状態で保持する。その後、上型８が上昇すると共に、スライド型１３が２分割しながら左右に開き、ステータ１が成形金型７から脱型される。この時、成形金型７からステータ１が脱型されるのは、成形材料５に内部離型材としてステアリン酸化合物が含まれていることによる。この様にしてステータ１が得られる。
また、一方で、ボイドの無い高品質なモールドモータを得る従来技術として、成形時のガス抜きを成形金型に設置した入れ子を用いて行なう方法も幾つか提案されている（例えば、特許文献２、３参照）。
これらは、成形金型と入れ子の間に溝を設けることで、その隙間から成形時のガスを抜き、樹脂の未充填を防止するために行なわれている。
特開２００１−２３１１９２ 特許３００７１８４ 特開平７−２７４４５４

ところが、従来のモールドモータには、次のような課題があった。
ステータを成形金型から離型させるためには、ステアリン酸化合物の不飽和ポリエステルからなる成形材料への配合は必須であり、そのため、成形材料に内部離型材としてステアリン酸化合物が含まれている。モータが使用され、動作し、温度上昇した際、成形材料の中に残留している内部離型材が揮発して、モータ内部を汚してしまう問題がある。
また、有機酸の塩であるため、絶縁性を低下させる要因ともなる。また、成形金型を酸腐食させる場合もあり、その場合生産コストの増大となる。
不飽和ポリエステル成形材料に配合されている重合性モノマーは揮発性が高いため、成形の際、その一部が揮発して成形金型表面の離型部材に付着、固化し、離型部材の離型性を低下させるという問題があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、内部離型材に起因する不具合の発生しない信頼性が高く、絶縁性に優れかつ、金型のメンテナンスの手間を軽減し、生産性が高く、低コストのモールドモータとその製造方法を提供することを目的とする。

上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したものである。
請求項１に記載の発明は、複数の部品から構成されるステータを備えるモールドモータの製造方法において、前記ステータを内部に配置した成形金型内に成形材料を注入することにより、前記ステータを一体的に成形する工程を含み、前記成形材料は、離型材以外の、不飽和ポリエステル樹脂、収縮防止材、重合性モノマー、水酸化アルミニウム、ガラス繊維を少なくとも含む材料からなり、前記成形金型の内面には、離型材からなる離型部材としてフッ素樹脂分散ニッケルメッキが被覆され、前記成形金型には、前記フッ素樹脂分散ニッケルメッキが前記成形金型と接する部分に被覆され、かつ、前記成形金型との間に隙間を形成する入れ子が設けられ、前記入れ子は、前記成形材料の射出方向に対して垂直方向の面で、且つ前記成形材料が最後に充填される位置に設けられ、前記隙間から前記重合性モノマーを放出することを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、前記フッ素樹脂分散ニッケルメッキのフッ素樹脂含有量が、１０〜３５体積％であることを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明は、前記離型部材の膜厚が、１０〜３０μｍであることを特徴とするものである。
請求項４に記載の発明は、前記隙間が０．０１〜０．０５ｍｍであることを特徴とするものである。

本発明によると、成形材料に離型材が配合されていないので、離型材が揮発して、モータ内部を汚すことによる問題を生じさせることのない信頼性の高いモータを提供できる。
また、成形材料として不飽和ポリエステル樹脂、収縮防止材、重合性モノマー、水酸化アルミニウム、ガラス繊維を必須成分にした場合、絶縁性、低振動性、放熱性に優れたモータを提供できる。
また、成形金型の離型部材であるフッ素樹脂分散ニッケルメッキのフッ素樹脂含有量を１０〜３５体積％にした場合、ステータ成形時の離型性が良好となり、生産性が高く、低コストなモータを提供できる。
また、成形金型の離型部材の膜厚を１０〜３０μｍにした場合、寸法精度の優れたモータを提供できる。
また、成形金型に入れ子を設けた場合、重合性モノマーを効果的に排出させることができるので、離型部材への付着、固化を軽減できる。加えて、入れ子には離型部材が被覆されているので、入れ子と成形材料が離型できなくなることはなく、また入れ子が重合性モノマーで汚れた際も、取り外した後の清掃が容易となる。これらのことから，モールドモータの生産性を向上させることができる。
また、入れ子が、成形材料が最後に充填される位置に設けられた場合、重合性モノマーを効果的に排出させることができ、その付着、固化も軽減できる。このことから、モールドモータの生産性を向上させることができる。
また、入れ子と成形金型との間の隙間を０．０１〜０．０５ｍｍとした場合、成形材料が漏れ出すことは無く、重合性モノマーのみを効果的に排出することができる。このことから、モールドモータの生産性を向上させることができる。
また、低コストのモールドモータを提供できる。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

図１は本発明の実施例１を示すモールドモータのステータの縦断面図、図２はその横断面図、図３は本発明のモールドモータを成形金型に設置した状態を示す断面図である。いずれも従来例と同じであるため、説明を省略する。また、ステータ１を成形する手順も同じである。ただし、成形材料５として、不飽和ポリエステル樹脂（８〜１１ｗｔ％）、収縮防止材（４〜７ｗｔ％）、重合性モノマー（８〜１０％）、水酸化アルミニウム（４５〜５５ｗｔ％）、ガラス繊維（４〜７ｗｔ％）、及びその他、増量材や添加剤などの成分から構成されたものを用い、成形方法としては、射出成形または圧縮成形を用いている。
本発明のモールドモータと従来例と異なる点は、不飽和ポリエステルからなる成形材料に内部離型材が配合されていない点と、成形金型７の成形材料５に接する表面がフッ素樹脂分散ニッケルメッキで被覆されている点である。
図４は、成形金型７の表面付近の断面を模式的に示したものである。図において、１２はフッ素樹脂分散ニッケルメッキからなる離型部材、１２ｂはフッ素樹脂粒子、１２ａはニッケルメッキである。
離型部材（フッ素樹脂分散ニッケルメッキ）１２は、サブミクロンサイズのＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などのフッ素樹脂粒子１２ｂがニッケルメッキ１２ａの中に均一に分散した構造となっており、フッ素樹脂粒子１２ｂにより離型性を発揮する。
離型部材１２におけるフッ素樹脂粒子１２ｂの分散量については、フッ素樹脂粒子１２ｂの分散量が多いほど離型性に優れるが、反面、耐磨耗性が劣り、離型部材１２が磨耗して離型性の劣化が早い。逆に、フッ素樹脂粒子１２ｂの分散量が少ないと、耐磨耗性に優れるが、離型性が劣る。よって、フッ素樹脂粒子１２ｂの分散量は、離型性と磨耗性を考慮して決める必要がある。表１は、離型部材１２のフッ素樹脂分散量と離型性、および磨耗性を示している。なお、磨耗性については、成形可能であったショット数を示している。

フッ素樹脂粒子１２ｂの分散量が４０体積％の場合、離型性に優れるものの、離型部材１２が磨耗して３千ショットしか成形できなかった。一方、フッ素樹脂粒子１２ｂの分散量が５体積％の場合、耐磨耗性が優れるため３万ショットまで成形できたが、離型性が悪く、ステータ１が成形金型７からうまく取り出せないケースが頻繁に発生した。フッ素樹脂粒子１２ｂの分散量が１０〜３５体積％の場合は、ステータ１の離型性は良好であり、１〜３万ショット成形可能であった。よって、ステータの生産性を考慮すると、フッ素樹脂粒子１２ｂの分散量は１０〜３５体積％が良く、この場合、低コストのモータとなる。
離型部材１２の膜厚は１０〜３０μｍが良い。これにより、寸法精度の優れたモータとなる。これは、離型部材１２は、成形を繰り返す内に磨耗してゆくため、離型部材１２の膜厚が厚いと、ステータ１の寸法変化が大きくなってしまうためである。
また、不飽和ポリエステルの成形材料５は、収縮防止材、重合性モノマー、水酸化アルミニウム、ガラス繊維から構成されているため、モータの絶縁性、低振動性、放熱性を向上させることができる。
成形方法は、生産性の高い射出成形または圧縮成形が良く、低コストのモータとなる。

図５は本発明の実施例２を示す成形金型の断面図である。
図において、１４は入れ子、１５はボルト、１６は溝、１７はガス抜き路である。下型９は、下外型９ａと下内型９ｂからなっている。
本発明が従来例と異なる点は、下内型９ｂにフッ素樹脂分散ニッケルメッキを施した入れ子１４を設けた点である。入れ子１４は下内型９ｂに２箇所挿入され、それぞれボルト１６で固定されている。図６５は入れ子１４の詳細を示した外形図である。入れ子１４は、重合性モノマー放出のための溝１６が形成された部分と、成形金型７の外へ重合性モノマーを放出するための経路となるガス抜き路１７とから成っている。溝１６は、円柱の側面を８箇所Ｄカットした形状であり、溝１６の厚みは０．０１〜０．０５ｍｍに調整されている。これは、成形材料５が不飽和ポリエステル成形材料であり、熱可塑性樹脂と比べて粘度が低いことから、これ以上に厚みをとると、バリの発生が大きくなり、生産性が低下する。逆に０．０１ｍｍより小さいと重合性モノマーを放出する効果がほとんど無くなる。また、入れ子１４の溝部分、ガス抜き路１７ともフッ素樹脂分散ニッケルメッキが施されている。これより、成形材料５が、入れ子１４に張り付くことは無く、また取り外しての掃除も容易となる。入れ子１４を下内型９ｂに設置した理由は、成形の際、下内型９ｂの部分が、成形材料５が最後に充填されるところであり、重合性モノマーが溜まり易く、また成形の際、成形材料５の流れが小さいところであるので、成形金型５の中で最も重合性モノマーの付着、固化が発生しやすい場所だからである。
従来の成形金型の場合、シンナーなどの溶剤を用いて行なう重合性モノマーの付着、固化物の拭き取り掃除が、約１００ショット毎に必要であったのに対して、本発明の成形金型の場合では、これが１０００ショットに１回程度に軽減された。この様にメンテナンス時間が軽減できることから、生産性が向上でき、この様にして製造されるモールドモータは低コストのモータとなる。

本発明の実施例１を示すモールドモータのステータの縦断面図 図１の横断面図 モールドモータを成形金型に設置した状態を示す断面図 本発明成形金型表面付近の状態を示す拡大断面模式図 本発明の実施例２を示す成形金型の断面図 図５における入れ子の拡大図

符号の説明

１ ステータ
２ 巻線
３ インシュレータ
４ コア
５ 成形材料（不飽和ポリエステル）
６ コアセグメント
７ 成形金型
８ 上型
９ 下型
９ａ 下外型
９ｂ 下内型
１０ 中子
１１ ノズル
１２ 離型部材（フッ素樹脂分散ニッケルメッキ）
１２ｂ フッ素樹脂粒子
１２ａ ニッケルメッキ
１３ スライド型
１４ 入れ子
１５ ボルト
１６ 溝
１７ ガス抜き路

Claims (4)

1. 複数の部品から構成されるステータを備えるモールドモータの製造方法において、
   前記ステータを内部に配置した成形金型内に成形材料を注入することにより、前記ステータを一体的に成形する工程を含み、
   前記成形材料は、離型材以外の、不飽和ポリエステル樹脂、収縮防止材、重合性モノマー、水酸化アルミニウム、ガラス繊維を少なくとも含む材料からなり、
   前記成形金型の内面には、離型材からなる離型部材としてフッ素樹脂分散ニッケルメッキが被覆され、
   前記成形金型には、前記フッ素樹脂分散ニッケルメッキが前記成形金型と接する部分に被覆され、かつ、前記成形金型との間に隙間を形成する入れ子が設けられ、
   前記入れ子は、前記成形材料の射出方向に対して垂直方向の面で、且つ前記成形材料が最後に充填される位置に設けられ、
   前記隙間から前記重合性モノマーを放出することを特徴とするモールドモータの製造方法。
2. 前記フッ素樹脂分散ニッケルメッキのフッ素樹脂含有量が、１０〜３５体積％であることを特徴とする請求項１に記載のモールドモータの製造方法。
3. 前記離型部材の膜厚が、１０〜３０μｍであることを特徴とする請求項１または２に記載のモールドモータの製造方法。
4. 前記隙間が０．０１〜０．０５ｍｍであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のモールドモータの製造方法。

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